专用铣床液压系统的设计.docx

1、专用铣床液压系统的设计 20* 届毕业设计（论文） 材 料 系 、 部： 学生姓名： 指导教师： 职 称： 专 业： 班 级： 学 号： 20* 年05月20*届毕业设计（论文）课题任务书系： 机械工程系 专业： 机械制造与自动化 指导教师 学生姓名 课题名称专用铣床液压系统设计内容及任务某铣床工作台为卧式布置（导轨为水平导轨，其静、动摩擦因数s=0.2;d=0.1)，拟采用缸筒固定的液压缸驱动工作台，完成工件铣削加工时的进给运动；工件采用机械方式夹紧。工作台由液压与电气配合实现的自动循环要求为：快进工进快退停止。工作台除了机动外，还能实现手动。设计任务：1 设计说明书一份2 绘制液压系统图（

2、A1）3 专用铣床示意图 （A1）4 液压缸装配图（A1）5 液压缸各零件图（缸体、活塞、活塞杆、缸盖）拟达到的要求或技术指标铣床工作台的运动参数和动力参数如表所列。表铣床工作台的运动参数和动力参数工况行程(mm)速度(m/s)时间t(s)运动部件重力G(N)铣削负载Fe(N)启动、制动t(s)快速3000.075t15500-0.054工进1000.0160.001t290006.2510快退4000.075t3-5.33设计要求：设计选择组成该液压系统的基本液压回路并说明液压系统的工作原理，设计计算选择液压元件，进行液压系统稳定性校核，绘液压系统图，设计液压缸，编写液压系统设计说明书进度安

3、排起止日期工作内容备注20*-1-120*-2-1调查研究，搜集资料。图书馆20*-2-120*-2-15拟订开题报告，构思设计路线和方法。学校20*-2-1520*-2-30设计阶段第一部分，方案拟订，绘制前期图纸。学校20*-2-3020*-3-10设计阶段第二部分，液压系统设计和绘制图纸。学校20*-3-1020*-4-1拟订中期报告学校20*-4-120*-4-20液压缸设计学校20*-4-2020*-5-10编写毕业设计说明学校主要参考资料杨培元、朱福元。液压系统设计简明手册。机械工业出版社。官忠范。液压传动系统第三版。机械工业出版社。煤炭工业部、煤炭科学研究院上海研究所。液压传动设

4、计手册。上海科学技术出版社。刘新德。袖珍液压气动手册第二版。机械工业出版社。高等工程专科学校机制及液压教学研究会液压组。液压传动课程设计指导书。章宏甲。金属钻削机床液压传动。江苏科学技术出版社。李芳民。工程机械液压与液力传动。人民交通出版社。雷天觉。新编液压工程手册。北京理工大学出版社。周士昌。液压系统设计图集。机械工业出版社教研室意见年 月 日系主管领导意见年 月 日 20*届毕业设计说明书 专用铣床液压系统设计 系 、 部： 学生姓名： 指导教师： 职称 专 业： 班 级： 完成时间： 摘 要1.铣床概述铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还

5、能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。2.液压技术发展趋势液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大重视。液压气动技术具有独特的优点，如:液压技术具有功率传动比大，体积小，频响高，压力、流量可控性好，可柔性传送动力，易实现直线运动等优点；气动传动具有节能、无污染、低成本、安全可靠、结构简单等优点，并易与微电子、电气技术相结合，形成自动控制系统。主要发展趋势如下： 1.减少损耗，充分利用能量2.泄漏控制3.污染控制4.主动维护5.机电一体化6.液压CAD技术7.新材料、新工艺的应用3. 主要设计内容本设计是设计专用铣床工作台进

6、给液压系统，本机床是一种适用于小型工件作大批量生产的专用机床。可用端面铣刀，园柱铣刀、园片及各种成型铣刀加工各种类型的小型工件。设计选择了组成该液压系统的基本液压回路、液压元件，进行了液压系统稳定性校核，绘制了液压系统图，并进行了液压缸的设计。关键词 铣床；液压技术；液压系统；液压缸ABSTRACT1. Milling machine is general to stateMilling machine is to carry out the machine tool of milling processing with milling cutter for workpiece. Millin

7、g machine excludes can milling plane, groove, gear teeth, thread and spline axle are outside, can still process more complex type surface, efficiency has high planer comparatively, when mechanical production and repair department get extensive application.2. Hydraulic technology develops tendencyHyd

8、raulic technology is that the one of crucial technical, world countries that realize modern transmission and control give great attention to the development of hydraulic industry. Hydraulic pneumatic technology has unique advantage , such as: Hydraulic technology has power weight than is big, volume

9、 is little, frequently loud and high, pressure and rate of flow may control sex well, it may be flexible to deliver power , is easy to realize the advantages such as the sport of straight line; Pneumatic transmission has energy saving, free from contamination, low cost and safe reliable, structural

10、simple etc. advantage , and is easy to form automatic control system with microelectronics and electric in technology. Develop tendency mainly to be as follows: 1. Reduce wastage , use energy 2 fully. Leak control 3. Pollute control 4. Defend 5 initiatively. Electromechanical unifinication 6. Hydrau

11、lic CAD technical 7. The application of new material and new technology3. Design content mainlyQuantity of production. May use the garden column milling cutter, garden flat and milling cutter of end panel and is various to process the small-sized workpiece of various types into type milling cutter.

12、Designing have selected to form hydraulic element and the basically hydraulic loop of this hydraulic system , have carried out hydraulic systematic stability school nucleus , have drawn hydraulic system to seek , and have carried out the design of hydraulic big jar.Key words milling machine；hydrauli

13、c technology；hydraulic system；hydraulic big jar摘要 2毕业设计任务书 5第一章 专用铣床液压系统设计 71.1 技术要求 71.2 系统功能设计 71.2.1 工况分析 71.2.2 确定主要参数，绘制工况图 81.2.3 拟定液压系统原理图 101.2.4 组成液压系统 101.3系统液压元件、辅件设计 12第二章 专用铣床液压系统中液压缸的设计 172.1 液压缸主要尺寸的确定 172.2 液压缸的结构设计 20致谢 24参考文献 25 毕业设计任务书一、设计课题专用铣床液压系统设计二、设计依据某铣床工作台为卧式布置（导轨为水平导轨，其静、动

14、摩擦因数s=0.2;d=0.1)，拟采用缸筒固定的液压缸驱动工作台，完成工件铣削加工时的进给运动；工件采用机械方式夹紧。工作台由液压与电气配合实现的自动循环要求为：快进工进快退停止。工作台除了机动外，还能实现手动。铣床工作台的运动参数和动力参数如表所列。表铣床工作台的运动参数和动力参数工况行程(mm)速度(m/s)时间t(s)运动部件重力G(N)铣削负载Fe(N)启动、制动t(s)快速3000.075t15500-0.054工进1000.0160.001t290006.2510快退4000.075t3-5.33三、设计任务及要求设计要求：设计选择组成该液压系统的基本液压回路并说明液压系统的工作

15、原理，设计计算选择液压元件，进行液压系统稳定性校核，绘液压系统图，设计液压缸，编写液压系统设计说明书。设计任务：1 设计说明书一份2 绘制液压系统图（A1）3 专用铣床示意图 （A1）4 液压缸装配图（A1）5 液压缸各零件图（缸体、活塞、活塞杆、缸盖）第一章 专用铣床液压系统设计1.1技术要求铣床采用缸筒固定的液压缸驱动工作台，卧式布置，完成工件铣削加工时的进给运动；工件采用机械方式夹紧。工作台由液压与电气配合实现的自动循环要求为：快进工进快退停止。工作台除了机动外，还能实现手动。铣床工作台的运动参数和动力参数如表1.1所列。表1.1铣床工作台的运动参数和动力参数工况行程(mm)速度(m/s

16、)时间t(s)运动部件重力G(N)铣削负载Fe(N)启动、制动t(s)快速3000.075t15500-0.054工进1000.0160.001t290006.2510快退4000.075t3-5.331.2系统功能设计1.2.1 工况分析 工作台液压缸外负载计算结果见表1.2表1.2 工作台液压缸外负载计算结果工 况计算公式外负载(N)注：静摩擦负载： Ffs=s(G+Fn)=0.2(5500+0)=1100(N) 动摩擦负载： Ffd=d(G+Fn)=0.1(5500+0)=550(N) 惯性负载：Ffd+G/gv/t=55000.075/（9.810.05）=840(N).v/t:平均加

17、速度(m/s2).启 动F1=Ffs1100加 速F2=Ffd+G/gv/t1390快 进F3=Ffd550工 进F4=Fe+Ffd9550反向启动F5=Ffs1100加 速F6=Ffd+G/gv/t1390快 退F7=Ffd550由表1.1和表1.2即可绘制出图一所示液压缸的行程特性（L-t）图、速度特性（v-t）图和负载特性（F-t）图。图1.1液压缸的L-t图、v-t图和F-t图1.2.2 确定主要参数，编制工况图 由参考文献一，初选液压缸的设计压力P1=3MPa.为了满足工作台进退速度相等，并减小液压泵的流量，今将液压缸的无杆腔作为主工作腔，并在快进时差动连接，则液压缸无杆腔的有效面积

18、A1 与A2应满足A1=2A2（即液压缸内径D和活塞杆直径d间应满足：D=d.） 为防止工进结束时发生前冲，液压缸需保持一定回油背压。由参考文献一，暂取背压为0.8MPa，并取液压缸机械效率cm=0.9,则可计算出液压缸无杆腔的有效面积。液压缸内径：按GB/T2348-1980,取标准值D=80mm=8cm,因A1=2A2,故活塞杆直径为则液压缸的实际有效面积为差动连接快进时，液压缸有杆腔压力P2必须大于无杆腔压力P1；其差值估取P= P2- P1=0.5MPa,并注意到启动瞬间液压缸尚未移动，此时P=0；另外，取快退时的回油压力损失为0.5MPa。根据上述假定条件经计算得到液压缸工作循环中各

19、阶段的压力、流量和功率，并可绘出其工况图（图1.2）。表1.3 液压缸工作循环中各阶段的压力、流量和功率工作阶段计算公式负载F（N）回油腔压力P2(MPa)工作腔压力P1(MPa)输入流量q(L/mm)输入功率N(W)快进启动1100-0.48-加速13900.51.12-恒速5500.50.7410.8133.2工进95500.82.520.34.9812.6202快退启动1100-0.49-加速13900.51.62-恒速5500.51.2410.8232.5图1.2液压缸的工况图1.2.3 拟定液压系统原理图1）选择液压回路调速回路与动力源 由工况图可以看到，液压系统在快速进退阶段，负载

20、压力较低，流量较大，且持续时间较短；而系统在工进阶段，负载压力较高、流量较小，持续时间较长。同时注意到铣削加工过程中铣削里的变化和顺铣及逆铣两种情况，为此，采用回油路调速阀节流调速回路。 这样，可以保证进给运动平稳性和速度稳定。在确定主要参数时，已决定快速进给时液压缸采用差动连接，所以所需动力源的流量较小，从简单经济学观点，此处选用单定量泵供油。 油路循环方式 由于上已选用节流调速回路，系统必然为开式循环方式。 换向与速度换接回路 综合考虑到铣床自动化程度要求较高、但工作台终点位置的定位精度要求不高、工作台可机动也可手动、系统压力低流量小、工作台换向过渡位置不应出现液压冲击等因素，选用三位四通

21、“Y”型中位机能的电磁滑阀作为系统的主换向阀。选用二位三通电磁换向阀实现差动连接。通过电气行程开关控制换向阀电磁铁的通断电即可实现自动换向和速度换接。 压力控制回路 在泵出口并联一先导式溢流阀，实现系统的定压溢流，同时在溢流阀的远程控制口连接一个二位二通的电磁换向阀，以便一个工作循环结束后，等待装卸工件时，液压泵卸载，并便于液压泵空载下迅速启动。 1.2.4组成液压系统 在主回路初步选定的基础上，只要增添一些必要的辅助回路便可组成完整的液压系统了。如：在液压泵进口（吸油口）设置一过滤器；出口设一压力表及压力表开关，以便观测液压泵的压力。经过整理所组成的液压系统如图1.3所示，其对应的动作顺序如

22、表1.4。图1.3 专用铣床工作台液压系统1过滤器 2定量叶片泵 3压力表开关 5先导式溢流阀 6二位二通电磁换向阀 7单向阀 8三位四通电磁换向阀9单向调速阀 10二位三通电磁换向阀 11液压缸表1.4 专用铣床液压系统动作顺序表信 号 来 源动 作 名 称电磁铁工作状态1YA2YA3YA4YA按下启动按钮工作台快进+-+压下工进行程开关工作台工进+-+压下快退行程开关工作台快退-+-+压下液压泵卸载行程开关液压泵卸载-注：“+”通电；“-”断电。行程开关安装在液压缸经过的路径上。快进回路：进油：127811;回油：108。工进回路：进油：127811;回油：1098油箱。快退回路：进油：1

23、27910;回油：118油箱。卸载：1256油箱。1.3系统液压元件、辅件设计 1.3.1 液压泵及其驱动电机 由液压缸的工况图1.2或表1.3可以查得液压缸的最高工作压力出现在工进阶段，p1=2.52MPa。此时缸的输入流量较小，且进油路元件较少，故泵至缸间的进油路压力损失估取为p=0.5MPa.则液压泵的最高工作压力pp为Ppp1+p=2.52+0.5=3.02(MPa)考虑压力储备，液压泵的最高压力为Pp =3.02(1+25%)=3.77(MPa) 液压泵的最大供油量qp按液压缸的最大输入流量（10.8L/mm）进行估算。取泄露系数K=1.1，则qp1.110.8L/min=11.88

24、L/min按第七章表7-108查得：YB1-10型单级叶片泵能满足上述估算得出的压力和流量要求：该泵的额定压力为6.3MPa，公称排量V=10mL/min，额定转速为n=1450r/min。现估取泵的容积效率v=0.85，当选用转速n=1400r/min的驱动电动机时，泵的流量为qp =Vnv=1014000.85=11.90（L/min）12(L/min)由工况图1.2可知，最大功率出现在快退阶段，查表1-13取泵的总效率为p=0.75,则选用的电动机型号：由参考文献一表7-134查得，Y90S-4型封闭式三相异步电动机满足上述要求，其转速为1400r/min,额定功率为1.1kW。根据所选

25、择的液压泵规格及系统工作情况，可算出液压缸在各阶段的实际进、出流量，运动速度和持续时间（见表1.5），从而为其他液压元件的选择及系统的性能计算奠定基础。 1.3.2 液压控制阀和部分液压辅助元件根据系统工作压力与通过各液压控制阀及部分辅助元件的最大流量，查产品样本所选择的元件型号规格如表1.6所列。表1.5 液压缸在各阶段的实际进出流量、运动速度和持续时间工作阶段流量（L/min）速度（m/s）时间（s）无杆腔有杆腔快 进工进最高速度时最低速度时快 退注：工进阶段只计算了调速上限时的参数。表1.6 专用铣床液压系统中控制阀和部分辅助元件的型号规格序 号名 称通过流量(L/min)额定流量(L/

26、min)额定压力(Mpa)额定压降(Mpa)型号规格1过滤器12161-XU-A1680J3压力表开关12-6.3-K-3B4压力表-测压范围010-Y-605溢流阀12256.3卸荷压力0.15Y-25B6二位二通电磁阀2.4106.30.222D-10BH7单向阀126.3250.2I-25B8三位四通电磁阀246.3250.2534D-25B9单向调速阀126.3250.3(调速阀)0.2(单向阀)QI-25B10二位三通电磁阀126.3250.223D-25H注:考虑到液压系统的最大压力均小于6.3Mpa,故选用了广州机床研究所的中低压系列液压元件；单向调速阀的最小稳定流量为0.07L

27、/min,小于系统最低工进速度时的流量0.15 L/min。 1.3.3 其他辅助元件及液压油液 1）管件 由表1.5可知，流经液压缸无杆腔和有杆腔油管的实际最大流量分别为24 L/min和12 L/min。查表取油管内油液的允许流速为4 L/min，分别算得无杆腔油管的管径d无和d有为查表JB827-66，同时考虑制作方便，两根油管均选用182（外径18mm，壁厚2mm）的10号冷拔无缝钢管（YB231-70）；查手册得管材的抗拉强度为412MPa，查表取安全系数n=8，对管子的强度进行校核：所选的管子壁厚安全。其他油管，可直接按所连接的液压元、辅件的接口尺寸决定其管径大小。2) 油箱取=6，算得液压系统中的油箱容量为3）液压油液根据所选用的液压泵类型，选用牌号为L-HH32的油液，其运动粘度为32mm2/s。1.3.4 计算液压系统技术性能（1）验算压力损失 由于本系统的管路布局尚未确定,故仅按式:估算阀类元件的压力损失。快进阶段液压缸差动连接，有杆腔的油液经二位三通换向阀流入无杆腔，根据表1.3和表1.5中的数值，可求得有杆腔压力p2与无杆腔p1之差：将其折算到进油路上，可求得此阶段进油路上阀类元件的总压力损失为：工进阶段进油路上阀类元件的总压力损失：快退阶段进油路上阀类元件的总压力损失：尽管上述计算结果与估取值不同